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<title>InnoDB锁的实现 | Mouweng&#39;s Blog</title>



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    <article class="post-wrap">
        <header class="post-header">
            <h1 class="post-title">InnoDB锁的实现</h1>
            
                <div class="post-meta">
                    
                        Author: <a itemprop="author" rel="author" href="/">Mouweng</a>
                    

                    
                        <span class="post-time">
                        Date: <a href="#">August 26, 2020&nbsp;&nbsp;23:41:12</a>
                        </span>
                    
                    
                        <span class="post-category">
                    Category:
                            
                                <a href="/categories/mysql/">mysql</a>
                            
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        </header>

        <div class="post-content">
            <h2 id="一、锁的定义"><a href="#一、锁的定义" class="headerlink" title="一、锁的定义"></a>一、锁的定义</h2><blockquote>
<p>开发数据库的难点：一方面要最大程度地利用数据库的并发访问，另一方面还要确保每个用户能以一致的方式读取和修改数据。</p>
<p>数据库系统使用锁是为了支持对共享资源进行并发访问，提供数据的完整性和一致性。</p>
</blockquote>
<ul>
<li>InnoDB存储引擎的锁是行级锁。MyISAM引擎的锁是表锁设计。</li>
</ul>
<h2 id="二、lock与latch"><a href="#二、lock与latch" class="headerlink" title="二、lock与latch"></a>二、lock与latch</h2><table>
<thead>
<tr>
<th>内容</th>
<th>lock</th>
<th>latch</th>
</tr>
</thead>
<tbody><tr>
<td>对象</td>
<td>事务</td>
<td>线程</td>
</tr>
<tr>
<td>保护</td>
<td>数据库内容</td>
<td>内存数据结构</td>
</tr>
<tr>
<td>持续时间</td>
<td>整个事务过程</td>
<td>临界资源</td>
</tr>
<tr>
<td>模式</td>
<td>行锁、表锁、意向锁</td>
<td>读写锁、互斥量</td>
</tr>
<tr>
<td>死锁</td>
<td>通过waits-for graph、time out等级制进行死锁检测</td>
<td>无死锁检测与处理机制。仅通过应用程序的顺序保证无死锁的情况发生</td>
</tr>
<tr>
<td>存在于</td>
<td>Lock Manager的哈希表中</td>
<td>每个数据结构的对象中</td>
</tr>
</tbody></table>
<h2 id="三、InnoDB存储引擎中的锁"><a href="#三、InnoDB存储引擎中的锁" class="headerlink" title="三、InnoDB存储引擎中的锁"></a>三、InnoDB存储引擎中的锁</h2><h3 id="1-锁的类型"><a href="#1-锁的类型" class="headerlink" title="1.锁的类型"></a>1.锁的类型</h3><h4 id="S锁与X锁"><a href="#S锁与X锁" class="headerlink" title="S锁与X锁"></a>S锁与X锁</h4><p>InnoDB存储引擎实现了两种标准的行级锁：</p>
<ul>
<li>共享锁（S Lock），允许事务读一行数据</li>
<li>排他锁（X Lock），允许事务删除或更新一行数据</li>
</ul>
<table>
<thead>
<tr>
<th></th>
<th>X</th>
<th>S</th>
</tr>
</thead>
<tbody><tr>
<td>X</td>
<td>不兼容</td>
<td>不兼容</td>
</tr>
<tr>
<td>S</td>
<td>不兼容</td>
<td>兼容</td>
</tr>
</tbody></table>
<h4 id="意向锁"><a href="#意向锁" class="headerlink" title="意向锁"></a>意向锁</h4><p>为了支持在不同粒度上进行加锁操作，InnoDB存储引擎支持意向锁，其设计为表级别的意向锁。</p>
<ul>
<li>意向共享锁（IS Lock），事务想要获得一张表中的某几行的共享锁</li>
<li>意向排他锁（IX Lock），事务想要获得一张表中的某几行的排他锁</li>
</ul>
<p>简单来说，事务想要对行级别的数据上锁之前，需要对表级别的上意向锁，以下为意向锁和普通锁之间的兼容情况：</p>
<table>
<thead>
<tr>
<th></th>
<th>IS</th>
<th>IX</th>
<th>S</th>
<th>X</th>
</tr>
</thead>
<tbody><tr>
<td>IS</td>
<td>兼容</td>
<td>兼容</td>
<td>兼容</td>
<td>不兼容</td>
</tr>
<tr>
<td>IX</td>
<td>兼容</td>
<td>兼容</td>
<td>不兼容</td>
<td>不兼容</td>
</tr>
<tr>
<td>S</td>
<td>兼容</td>
<td>不兼容</td>
<td>兼容</td>
<td>不兼容</td>
</tr>
<tr>
<td>X</td>
<td>不兼容</td>
<td>不兼容</td>
<td>不兼容</td>
<td>不兼容</td>
</tr>
</tbody></table>
<p>​    <strong>举例</strong></p>
<p>在对记录r加X锁之前，已经有事务对表1进行了S锁，事务需要对记录r所在的表1上加IX，由于不兼容，所以该事务需要等待表锁操作的完成。</p>
<h3 id="2-一致性非锁定读"><a href="#2-一致性非锁定读" class="headerlink" title="2.一致性非锁定读"></a>2.一致性非锁定读</h3><blockquote>
<p>如果读取的行正在执行DELETE或UPDATE操作，这时读取操作不会等待行锁的释放，相反地，InnoDB会去读取行的一个快照数据。（InnoDB默认的读取方式，极大提高了并发性能）</p>
</blockquote>
<ul>
<li>READ COMMITTED : 总是读取锁定行最新一份快照数据</li>
<li>READ REPEATABLE : 总是读取事务开始时的快照数据</li>
</ul>
<h3 id="3-外键与锁"><a href="#3-外键与锁" class="headerlink" title="3.外键与锁"></a>3.外键与锁</h3><p>对于一个外键列，InnoDB会自动对其加一个索引，这样可以避免表锁。</p>
<h2 id="四、锁的算法"><a href="#四、锁的算法" class="headerlink" title="四、锁的算法"></a>四、锁的算法</h2><h3 id="1-行锁的3种算法"><a href="#1-行锁的3种算法" class="headerlink" title="1.行锁的3种算法"></a>1.行锁的3种算法</h3><ul>
<li>Record Lock：单个行记录上的锁</li>
<li>Gap Lock：间隙锁，锁定一个范围，但不包括记录本身</li>
<li>Next-Key Lock：Gap Lock + Record Lock，锁定一个范围，包括记录本身</li>
</ul>
<p>InnoDB对于行的查询默认使用Next-Key Lock算法，对于唯一索引列的查询（返回结果只有一行数据），Next-Key Lock会降级为Record lock。</p>
<figure class="highlight sql"><table><tr><td class="gutter"><pre><span class="line">1</span><br><span class="line">2</span><br><span class="line">3</span><br><span class="line">4</span><br></pre></td><td class="code"><pre><span class="line"><span class="keyword">CREATE</span> <span class="keyword">TABLE</span> t (a <span class="built_in">INT</span> PRIMARY <span class="keyword">KEY</span>);</span><br><span class="line"><span class="keyword">INSERT</span> <span class="keyword">INTO</span> t <span class="keyword">SELECT</span> <span class="number">1</span>;</span><br><span class="line"><span class="keyword">INSERT</span> <span class="keyword">INTO</span> t <span class="keyword">SELECT</span> <span class="number">2</span>;</span><br><span class="line"><span class="keyword">INSERT</span> <span class="keyword">INTO</span> t <span class="keyword">SELECT</span> <span class="number">5</span>;</span><br></pre></td></tr></table></figure>

<p>若查询的是辅助索引列，则使用Next-Key Lock，还会对辅助索引下一个键值加上gap lock。</p>
<h3 id="2-解决幻读"><a href="#2-解决幻读" class="headerlink" title="2.解决幻读"></a>2.解决幻读</h3><blockquote>
<p>幻读是指同一事务下，连续执行两次同样的SQL语句可能导致不同的结果，第二次的SQL语句可能会返回之前不存在的行。</p>
</blockquote>
<p>innodb默认使用READ REPEATABLE，InnoDB采用Next-Key Lock算法避免幻读。</p>
<p>而在READ COMMITTED下，仅采用Record Lock。</p>
<h2 id="五、锁问题"><a href="#五、锁问题" class="headerlink" title="五、锁问题"></a>五、锁问题</h2><h3 id="1-脏读"><a href="#1-脏读" class="headerlink" title="1.脏读"></a>1.脏读</h3><blockquote>
<p>当前事务读取到另外事务未提交的数据。</p>
</blockquote>
<p>设定为 读已提交(READ COMMITTED) 即可解决。</p>
<h3 id="2-不可重复读"><a href="#2-不可重复读" class="headerlink" title="2.不可重复读"></a>2.不可重复读</h3><blockquote>
<p>当前事务读取到另外事务已提交的数据，对于同一数据返回不同结果</p>
</blockquote>
<p>设定为 可重复读(READ REPEATABLE) 即可解决。</p>
<h3 id="3-幻读"><a href="#3-幻读" class="headerlink" title="3.幻读"></a>3.幻读</h3><blockquote>
<p>当前事务读取到另外事务已提交的数据，不针对数据修改，针对插入和删除，读取的记录数量前后不一致。</p>
</blockquote>
<p>设定为 串行化(READ SERIALIZABLE) 即可解决。（Oracle下的解决方式）</p>
<p><strong>但是在InnoDB的默认事务隔离级别READ REPEATABLE中，通过使用Next-Key Lock算法即可避免幻读的问题。</strong>（同时解决了不可重复读和幻读）</p>
<h3 id="4-丢失更新"><a href="#4-丢失更新" class="headerlink" title="4.丢失更新"></a>4.丢失更新</h3><blockquote>
<p>其实，除了<strong>脏读</strong>，<strong>不可重复读</strong>，<strong>幻读</strong>，还有另一种问题，<strong>丢失更新</strong>，即两个事务同时读取同一条记录，A先修改记录，B也修改记录（B是不知道A修改过），B提交数据后B的修改结果覆盖了A的修改结果。</p>
</blockquote>
<p>设定为 串行化(READ SERIALIZABLE) 即可解决。</p>
<h2 id="六、阻塞、死锁与锁升级"><a href="#六、阻塞、死锁与锁升级" class="headerlink" title="六、阻塞、死锁与锁升级"></a>六、阻塞、死锁与锁升级</h2><h3 id="1-阻塞"><a href="#1-阻塞" class="headerlink" title="1.阻塞"></a>1.阻塞</h3><blockquote>
<p>一个事物的锁需要等待另一个事务的锁释放它占用的资源。</p>
</blockquote>
<p>默认情况下InnoDB存储引擎不会回滚超时引发的错误异常。</p>
<h3 id="2-死锁"><a href="#2-死锁" class="headerlink" title="2.死锁"></a>2.死锁</h3><blockquote>
<p>事务因为争夺资源而造成的一种互相等待的现象。</p>
</blockquote>
<ul>
<li>采用wait-for graph（等待图）来死锁检测。</li>
<li>发现死锁后，InnoDB存储引擎会马上会滚一个事务。（超时不回滚的特例）</li>
</ul>
<h3 id="3-锁升级"><a href="#3-锁升级" class="headerlink" title="3.锁升级"></a>3.锁升级</h3><blockquote>
<p>将当前锁的粒度降低，例如行锁升级为表锁，以降低资源开销。</p>
</blockquote>

        </div>

        
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                </span>
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